Ingranaggi indispensabili: analisi dei loro ruoli chiave nei sistemi di trasmissione

Gli ingranaggi sono vitali nei sistemi di trasmissione. Nel settore automobilistico, sono fondamentali nella trasmissione. Le trasmissioni manuali utilizzano ingranaggi nel cambio. Diverse combinazioni di marce consentono regolazioni di velocità e coppia per varie condizioni di guida, come accelerazione, velocità di crociera o salita. Gli ingranaggi elicoidali riducono il rumore e le vibrazioni per un migliore comfort di guida.

一, Tipi e funzioni degli ingranaggi

1.0. Tipi di ingranaggi
Esistono numerosi tipi di ingranaggi. Il metodo di classificazione più comune si basa sull'asse dell'ingranaggio. Generalmente, si dividono in tre tipi: asse - parallelo, asse - intersecante e asse - incrociato. Gli ingranaggi degli assi paralleli - includono ingranaggi cilindrici, ingranaggi elicoidali, ingranaggi interni, cremagliere ed elicoidali, ecc. Gli ingranaggi degli assi - intersecanti includono ingranaggi conici diritti, ingranaggi conici a spirale, ingranaggi conici a zero - gradi, ecc. Gli ingranaggi degli assi incrociati - includono ingranaggi elicoidali incrociati -, ruote elicoidali, ingranaggi ipoidi, ecc.

(Classificazione e tipologie degli ingranaggi).

Le efficienze elencate in questa tabella sono efficienze di trasmissione e non includono perdite dovute a cuscinetti, lubrificazione agitata, ecc. L'ingranamento delle coppie di ingranaggi su assi paralleli e assi intersecanti è fondamentalmente rotolante e lo scorrimento relativo è molto piccolo, quindi l'efficienza è elevata. Per gli ingranaggi elicoidali ad assi incrociati-e la vite senza fine e la ruota elicoidale e altre coppie di ingranaggi ad assi incrociati-, poiché la rotazione viene generata attraverso lo scorrimento relativo per ottenere la trasmissione di potenza, l'influenza dell'attrito è molto grande e l'efficienza della trasmissione diminuisce rispetto ad altri ingranaggi. L'efficienza di un ingranaggio è l'efficienza di trasmissione dell'ingranaggio in normali condizioni di assemblaggio. Se l'installazione non è corretta, soprattutto quando la distanza del gruppo dell'ingranaggio conico non è corretta e si verifica un errore nel punto di intersezione conica, la sua efficienza diminuirà in modo significativo.

2.0 Il ruolo degli ingranaggi Ingranaggi

Gli ingranaggi devono essere utilizzati in coppia per essere efficaci

2.1 Trasmettere la potenza del movimento meccanico: ci sono molti ingranaggi su molte auto. Questi ingranaggi possono aiutare il funzionamento di automobili o varie altre macchine. Ad esempio, come il dispositivo di cambio delle automobili e dei riduttori industriali, ecc. Con il ruolo degli ingranaggi, possono funzionare normalmente.

2.2 Cambiare la direzione del movimento:
La figura seguente mostra la legge di cambiamento della direzione del movimento mediante diverse combinazioni di ingranaggi.

2.3 Modificare la velocità di movimento: l'installazione della combinazione di ingranaggi grandi e piccoli sulla macchina può far accelerare o decelerare rapidamente la macchina, come le scatole di riduzione e i dispositivi di accelerazione.

2.4 Modificare la coppia o la torsione: la combinazione di ingranaggi grandi e piccoli modificherà la coppia erogata dagli ingranaggi; (C'è una spiegazione dettagliata nel terzo punto di seguito.)

2, Rapporti di trasmissione e sensi di rotazione dei treni di ingranaggi
Il rapporto di trasmissione è il rapporto tra le velocità angolari di due componenti rotanti in un meccanismo, noto anche come rapporto di velocità. Il rapporto di trasmissione del componente a e del componente b è i=ωa/ωb=na/nb, dove ωa e ωb sono le velocità angolari rispettivamente del componente a e b (radianti al secondo); na e nb sono rispettivamente le velocità di rotazione dei componenti a e b (giri al minuto).

1. Meccanismo a ingranaggi a stadio singolo -: un treno di ingranaggi formato dopo l'accoppiamento di una coppia di ingranaggi è chiamato meccanismo a ingranaggi a stadio singolo -.

Sia z1 il numero di denti dell'ingranaggio conduttore del meccanismo a ingranaggi a stadio singolo, n1 il numero di giri, z2 il numero di denti dell'ingranaggio condotto e n2 il numero di giri. L’equazione di calcolo del rapporto di trasmissione è la seguente:
Rapporto di trasmissione=z2/z1=n1/n2
In base al valore del rapporto di trasmissione, il meccanismo ad ingranaggi a stadio singolo- può essere suddiviso in tre categorie:
Rapporto di trasmissione < 1, meccanismo di aumento della velocità-, n1 < n2
Rapporto di trasmissione=1, meccanismo di cambio a velocità-costante, n1=n2
Rapporto di trasmissione > 1, meccanismo di riduzione della velocità-, n1 > n2
2.0 Meccanismo a ingranaggi a due-stadi: il meccanismo a ingranaggi a due-stadi è composto da due serie di meccanismi a ingranaggi a-stadio singolo.
La figura seguente mostra la struttura del meccanismo di ingranaggi a due-stadi.

Rapporto di trasmissione=z2/z1 * z4/z3=n1/n2 * n3/n4.

Quello che segue è un esempio di calcolo del rapporto di trasmissione di un meccanismo a ingranaggi a due stadi -.

3, Relazione tra coppia, potenza e velocità di rotazione
Diamo prima un'occhiata ad alcune formule e comprendiamole passo dopo passo.
UN. In fisica, il momento della forza, momento della forza=forza × braccio di leva (linea retta). La formula per calcolare il momento della forza è M=L×F. L'unità del momento della forza è Newton - metro, chiamato semplicemente N - m, con il simbolo N*m.

Braccio di leva OA × forza Fa=braccio di leva OB × forza Fb.

B. In uno stato di rotazione, la coppia (un momento di forza speciale)=F (forza) × r (raggio di rotazione), cioè il prodotto della forza tangenziale e il raggio del cerchio dalla forza al punto di azione. La formula per calcolare la coppia è: M=F*r.

C. La relazione tra coppia e velocità di rotazione: T=9550P / n, P=T * n / 9550; P è la potenza in kilowatt (kW); T è la coppia in Newton - metri (N·m); n è la velocità di rotazione in giri al minuto (r / min). 9550 è una costante.
D. La relazione tra potenza e coppia e velocità di rotazione: Potenza (kW) P=Coppia (N·m) T × Velocità di rotazione (RPM) n/9550, cioè P=T*n/9550, che può essere compresa con la figura seguente.

Come si può vedere dal diagramma di rotazione dell'ingranaggio, la potenza rimane invariata (ignorando le perdite di trasmissione), ma la velocità di rotazione è ridotta. In base alla potenza=coppia × velocità di rotazione (*costante), il numero di volte in cui viene ridotta la velocità di rotazione all'estremità della ruota è uguale al numero di volte in cui viene aumentata la coppia all'estremità della ruota - questa è la cosiddetta-chiamata "coppia della ruota".
e. La relazione tra potenza e coppia e velocità angolare: Potenza P=coppia T × velocità angolare ω.
Poiché la potenza P=lavoro W ÷ tempo t, e lavoro W=forza F × distanza s, quindi P=F×s/t=F×velocità lineare v. Qui v è la velocità lineare. In un motore, la velocità lineare v dell'albero a gomiti=la velocità angolare ω dell'albero a gomiti × il raggio r dell'albero a gomiti.
Sostituendo nella formula sopra si ottiene: potenza P=forza F × raggio r × velocità angolare ω. E forza F × raggio r=coppia. Pertanto, si può concludere che potenza P=coppia × velocità angolare ω. Quindi la potenza di un motore può essere calcolata dalla coppia e dalla velocità di rotazione.

Esempi di immagini.

Relazioni supplementari: Le seguenti sono per il moto circolare uniforme.

1.Velocità lineare V=s/t=2πR/T.

2.Velocità angolare ω=Φ/t=2π/T=2πf.

3.La relazione tra velocità lineare e velocità angolare: velocità lineare=velocità angolare × raggio, V=ωR.

4.La relazione tra velocità angolare e velocità di rotazione ω=2πn (qui frequenza e velocità di rotazione hanno lo stesso significato).

5.Periodo e frequenza T=1/f.
Principali grandezze fisiche e unità: Lunghezza dell'arco (S): metro (m); angolo (Φ): radiante (rad); frequenza (f): hertz (Hz); periodo (T): secondo (s); velocità di rotazione (n): r/s; raggio (R): metro (m); velocità lineare (V): m/s; velocità angolare (ω): rad/s.